(57)【要約】  ショットピーニング処理は、粒子ジェット（ＪＥＴ１）を提供するためにショットピーニングユニット（７００）を使用することと、１以上のテストストリップ（Ｓ１）を粒子ジェット（ＪＥＴ１）に暴露することと、テストストリップ（Ｓ１）の１以上の変形値（ｈＡＳ）を測定することと、粒子ジェット（ＪＥＴ０）の少なくとも一部（ＲＧ０）を照射光（ＬＢ０）で照射することと、前記一部（ＲＧ０）の画像（ＩＭＧ２）を取り込むことと、取り込まれた画像（ＩＭＧ２）を解析することによって、粒子ジェット（ＪＥＴ１）の少なくとも１つの速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）を決定することと、１以上の変形値（ｈＡＳ）と、少なくとも１つの速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）とに基づいてモデル（ＭＯＤＥＬ１）を決定することとによって制御することができる。
2019531906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ショットピーニングユニット（７００）を用いて粒子ジェット（ＪＥＴ１）を提供することと、
第１ショットピーニングユニット（７００）が第１セットの動作パラメータに従って粒子ジェット（ＪＥＴ１）を提供するように、１以上のテストストリップ（Ｓ１）を粒子ジェット（ＪＥＴ１）に暴露することと、
テストストリップ（Ｓ１）の１以上の第１変形値（ｈＡＳ）を測定することと、
粒子ジェット（ＪＥＴ０）の少なくとも一部（ＲＧ０）を照射光（ＬＢ０）で照射することと、
測定期間（ＴＭＥＡＳ，１Ｂ）の間に前記一部（ＲＧ０）の画像を取り込み、第１ショットピーニングユニット（７００）が前記測定期間（ＴＭＥＡＳ，１Ｂ）の間に前記第１セットの動作パラメータに従って粒子ジェット（ＪＥＴ１）を提供することと、
取り込まれた画像（ＩＭＧ２）を解析することによって、粒子ジェット（ＪＥＴ１）の粒子（Ｐ０）の少なくとも１つの速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）を決定することと、
１以上の第１変形値（ｈＡＳ）に基づいて、および少なくとも１つの速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）に基づいて、モデル（ＭＯＤＥＬ１）を決定することとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
粒子ジェット（ＪＥＴ０）の測定部分（ＲＧ０）を照射光パルス（ＬＢ０）で照射し、粒子（Ｐ０）から反射および／または散乱された光（ＬＢ１）をイメージセンサ（ＳＥＮ１）に集束させることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
取り込まれた画像（ＩＭＧ２）が同一の粒子（Ｐ０）の２つ以上の隣接するサブ画像（Ｐ１ｋ，ｔ１，Ｐ１ｋ，ｔ２）を含むように、粒子ジェット（ＪＥＴ０）を照射光パルスのシーケンス（ＳＥＱ１）で照射することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
取り込まれた画像（ＩＭＧ２）が同一粒子（Ｐ０）の３つ以上の隣接するサブ画像（Ｐ１ｋ，ｔ１，Ｐ１ｋ，ｔ２，Ｐ１ｋ，ｔ３）を含むように、粒子ジェット（ＪＥＴ０）を照射光パルスのシーケンス（ＳＥＱ１）で照射することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記部分（ＲＧ０）の厚さが粒子ジェット（ＪＥＴ０）の直径よりも小さくなるように、粒子ジェット（ＪＥＴ０）を照射光（ＬＢ０）で照射することを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
粒子ジェット（ＪＥＴ０）の速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）と変形値（ｈＡＳ）との間の関係を確立するモデル（ＭＯＤＥＬ１）を提供することと、
粒子ジェット（ＪＥＴ１）を提供するためにショットピーニングユニット（７００）を使用することと、
粒子ジェット（ＪＥＴ０）の少なくとも一部（ＲＧ０）を照射光（ＬＢ０）で照射することと、
前記一部（ＲＧ０）の画像（ＩＭＧ２）を取り込むことと、
取り込まれた画像（ＩＭＧ２）を解析することによって、粒子ジェット（ＪＥＴ１）の粒子（Ｐ０）の１以上の速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）を決定することと、
モデル（ＭＯＤＥＬ１）を用いることによって、１以上の速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）からアークハイト値（ｈＡＳ）の推定値を決定することと、
アークハイト値（ｈＡＳ）の推定値が所定の範囲内にあるか否かを確認することによって、ショットピーニング動作を有効または無効として分類することとを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
粒子ジェット（ＪＥＴ０）の速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）と変形値（ｈＡＳ）との間の関係を確立するモデル（ＭＯＤＥＬ１）を提供することと、
粒子ジェット（ＪＥＴ１）を提供するために第１ショットピーニングユニット（７００）を使用することと、
粒子ジェット（ＪＥＴ０）の少なくとも一部（ＲＧ０）を照射光（ＬＢ０）で照射することと、
前記一部（ＲＧ０）の画像（ＩＭＧ２）を取り込むことと、
前記取り込まれた画像（ＩＭＧ２）を解析することによって、粒子ジェット（ＪＥＴ１）の粒子（Ｐ０）の少なくとも１つの速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）を決定することと、
速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）に基づいてショットピーニングユニット（７００）の１以上の動作パラメータを調整することとを含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
第１ショットピーニングユニット（７００）を用いることによって、物体（ＯＢＪ１）の表面を処理することを含むことを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
照射光ビーム（ＬＢ０）を提供する照射ユニット（１００）と、
照射光ビーム（ＬＢ０）によって照射された粒子ジェット（ＪＥＴ１）の画像（ＩＭＧ２）を取り込むイメージセンサ（ＳＥＮ１）と、
１以上の変形値（ｈＡＳ）を受信するインタフェース（ＵＩＦ１，ＲＸＴＸ１）とを備え、
取り込まれた画像（ＩＭＧ２）を解析することによって、粒子ジェット（ＪＥＴ１）の粒子（Ｐ０）の１以上の速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）を決定し、１以上の第１変形値（ｈＡＳ）に基づいて、および１以上の速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）に基づいて、モデル（ＭＯＤＥＬ１）を決定するように構成されたことを特徴とする装置（５００）。
【請求項１０】
照射ユニット（１００）は、２つ以上の照射光パルス（ＬＢ０）を含むパルスシーケンス（ＳＥＱ１）を提供するように構成されることを特徴とする請求項９に記載の装置（５００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
いくつかの形態は、ショットピーニングを制御することに関連し得る。
【背景技術】
【０００２】
ショットピーニングは、重要な金属部品（たとえば、ガスタービンブレード、歯車、または車軸）の表面を加工するために使用することができる。ショットピーニング処理は、いわゆるアルメンストリップを用いて検証することができる。アルメンストリップの使用は、膨大な量の手作業を必要とし得る。
【発明の概要】
【０００３】
いくつかの形態は、ショットピーニング装置の検証に関連する。いくつかの形態は、ショットピーニング処理を検証するための装置に関連し得る。いくつかの形態は、ショットピーニング装置の動作を監視することに関連し得る。いくつかの形態は、ショットピーニング処理を監視するための装置に関連し得る。いくつかの形態は、ショットピーニング装置の動作を制御することに関連し得る。いくつかの形態は、ショットピーニング処理を制御するための装置に関連し得る。いくつかの形態は、ショットピーニング装置であって、当該ショットピーニング装置の動作を検証するための光学装置を含むショットピーニング装置に関連し得る。
【０００４】
一態様によれば、請求項１に記載の方法が提供される。
【０００５】
さらなる実施形態は、他の請求項において定義される。
【０００６】
本方法は、
−  粒子ジェット（ＪＥＴ１）を提供するためにショットピーニングユニット（７００）を使用することと、
−  １以上のテストストリップ（Ｓ１）を粒子ジェット（ＪＥＴ１）に暴露することと、
−  テストストリップ（Ｓ１）の１以上の変形値（ｈＡＳ）を測定することと、
−  粒子ジェット（ＪＥＴ０）の少なくとも一部（ＲＧ０）を照射光（ＬＢ０）で照射することと、
−  前記部分（ＲＧ０）の画像（ＩＭＧ２）を取り込むことと、
−  取り込まれた画像（ＩＭＧ２）を解析することによって、粒子ジェット（ＪＥＴ１）の少なくとも１つの速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）を決定することと、
−  少なくとも１つの速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）に基づいて、１以上の変形値（ｈＡＳ）に基づいてモデル（ＭＯＤＥＬ１）を決定することとを含んでもよい。
【０００７】
ショットピーニングユニットは、高速で移動する粒子を含む粒子を含む粒子ジェットを提供するように構成されてもよい。粒子ジェットは、ショットピーニングによって物体の表面を処理するように物体に向けられてもよい。
【０００８】
監視装置は、照明ユニットと撮像ユニットとを備えてもよい。照明ユニットは、粒子ジェットの所定の領域を照射することができる。撮像ユニットは、照射された領域内に位置する粒子のデジタル画像を取り込むことができる。本方法は、取り込まれたデジタル画像を解析することによって、アークハイト値（ｈＡＳ）および／または時間相当値（ＴＩＮＴ）を推定することを含んでもよい。本装置は、取り込まれた画像を解析するように構成されたデータ処理ユニットを含んでもよい。
【０００９】
表面の不可逆的な塑性変形をもたらす粒子ジェットの能力は、たとえばアルメンストリップとも称されるテストストリップＡＳ１を使用することによって定量的に測定することができる。アークハイト値および／または時間相当値は、テストストリップの曲がりが生じるようにテストストリップを粒子ジェットに暴露することによって測定することができる。ショットピーニング試験後のテストストリップＡＳ１の形状は、たとえばアークハイト値ｈＡＳによって定義することができる。
【００１０】
本方法は、取り込まれた画像を解析することによって少なくとも１つの速度値を測定することを含んでもよい。本方法は、測定された速度値と対応するアークハイト値との間の関係を記述するモデルを決定することを含んでもよい。モデルは、測定されたアークハイト値と、測定された速度値とに基づいて決定されてもよい。
【００１１】
本方法は、取り込まれた画像を解析することによって少なくとも１つの速度値を測定することを含んでもよい。アルメンストリップの対応する変形は、アルメンストリップを変形させることなく、モデルを使用することによって、その後、測定された速度値から推定することができる。
【００１２】
監視装置は、検出された多数の粒子に基づいて１以上の測定された速度値を提供することができる。測定結果は、ショットピーニング処理中に標的に衝突する全ての粒子の統計的に有意な部分に基づいてもよい。取り込まれた画像の解析は、妥当な時間内に統計的に意味のある結果を提供することができる。
【００１３】
本方法は、ショットピーニング処理の間、実質的に連続的な監視を可能にすることができる。本方法は、ジェットの過渡的外乱を検出することを可能にすることができる。本方法は、アルメンストリップを取り扱うために必要とされる手作業の量を減らすことができる。本方法は、粒子ジェットの範囲を決定することを可能にすることもできる。
【００１４】
本撮像方法を使用することによって、テストストリップの使用を低減または回避することができる。測定装置を使用し、モデルを使用することによってアークハイト値ｈＡＳを推定することは、ショットピーニング処理を検証するために必要なテストストリップＡＳ１の数を減らすことができる。ショットピーニング処理の前、ショットピーニング処理中および／またはショットピーニング処理後にショットピーニングユニットの動作を監視および／または検証することができる。ショットピーニングユニットの動作は、リアルタイムで監視および／または検証されてもよい。手作業の必要性を軽減または回避することができる。ショットピーニングユニットの動作は、ショットピーニング処理の間に数回監視することができ、または監視に必要な手作業の量を増やすことなく連続的に行うこともできる。検証は、より頻繁におよび／またはより高い精度で実行することができる。その結果、ショットピーニングされた製品の品質を改善することができる。
【００１５】
測定装置を使用し、モデルを使用することによってアークハイト値ｈＡＳを推定することは、ショットピーニング処理のオンライン制御を可能にすることができる。
【００１６】
以下の実施例において、いくつかの変形例を添付の図面を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一例として、ショットピーニングによって物体の表面を処理することを三次元図で示す。
【図２ａ】一例として、テストストリップを粒子ジェットに暴露することを三次元図で示す。
【図２ｂ】一例として、基準領域を通過する粒子を三次元図で示す。
【図３ａ】一例として、粒子ジェットの粒子の画像を取り込むように構成された光学的測定装置を三次元図で示す。
【図３ｂ】一例として、粒子ジェットの粒子の画像を取り込むように構成された光学的測定装置を三次元図で示す。
【図４ａ】一例として、光パルスを照射するタイミングを示す。
【図４ｂ】一例として、測定装置の画像センサによって取り込まれた画像を示す。
【図４ｃ】一例として、光パルスを照射するタイミングを示す。
【図４ｄ】一例として、測定装置の画像センサによって取り込まれた画像を示す。
【図４ｅ】一例として、光パルスを照射するタイミングを示す。
【図４ｆ】一例として、測定装置の画像センサによって取り込まれた画像を示す。
【図４ｇ】一例として、照射パルスシーケンスを使用することによって得られたサブ画像を示す。
【図４ｈ】一例として、図４ｆの取り込まれた画像を解析することによって決定された粒子速度ベクトルを示す。
【図５ａ】一例として、動作パラメータの第１の値に関連する第１速度分布と、前記動作パラメータの第２の値に対応する第２速度分布とを示す。
【図５ｂ】一例として、測定された速度分布と、測定された速度分布に対応するエネルギ分布とを示す。
【図５ｃ】一例として、速度分布関数とエネルギ分布関数とを示す。
【図５ｅ】一例として、粒子密度の空間分布と、平均速度の空間分布と、ＲＭＳ速度の空間分布と、エネルギ流束の空間分布とを示す。
【図６ａ】一例として、最初のストレート状態にあるテストストリップを側面図で示す。
【図６ｂ】一例として、テストストリップが粒子ジェットの粒子に暴露されたときのテストストリップの幾何学的変形を側面図で示す。
【図６ｃ】一例として、実験データに適合する回帰曲線を示す。
【図６ｄ】一例として、アークハイト値に基づいて時間相当値（ＴＩＮＴ）を決定することを示す。
【図７ａ】一例として、モデルを決定するための方法ステップを示す。
【図７ｂ】一例として、取り込まれた画像を解析することによって得られた測定結果に基づいてプロセスパラメータを選択することを示す。
【図７ｃ】一例として、ショットピーニング処理を検証するための方法ステップを示す。
【図７ｄ】一例として、取り込まれた画像を解析することによって得られた測定結果に基づいてショットピーニングを制御するための方法ステップを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１を参照すると、物体ＯＢＪ１の表面ＳＲＦ２はショットピーニングによって処理されてもよい。
【００１９】
ショットピーニングは、たとえば部品ＯＢＪ１の動作寿命を長くするために使用することができ、これは厳しい条件での使用が意図される。ショットピーニングは、部品ＯＢＪ１の表面層ＳＲＦ２に圧縮残留応力を生じさせることがある。圧縮応力は、表面層ＳＲＦ２における微小な亀裂の伝播の危険性を低減することができる。ショットピーニングは、たとえば、疲労破壊の危険性を低減することによって、部品の動作寿命を延ばすことができる。
【００２０】
ショットピーニングは、巨視的粒子Ｐ０を高速に加速し、移動する粒子Ｐ０を物体ＯＢＪ１の表面ＳＲＦ２に向けることによって実行されてもよい。粒子Ｐ０は表面ＳＲＦ２に衝突し、物体の表面層の塑性変形を引き起こすことがある。移動粒子Ｐ０は、たとえば「ショット」と称されてもよい。粒子は、たとえば、スチールボールまたはセラミックボールであってもよい。ショットピーニングは、高速度ｖｋ，ｖｋ＋１，ｖｋ＋２，…で動く複数の粒子Ｐ０ｋ，Ｐ０ｋ＋１，Ｐ０ｋ＋２，…を含む粒子ジェットＪＥＴ０を提供することを含んでもよい。ショットピーニングユニット７００は、粒子ジェットＪＥＴ０を提供するように構成されてもよい。粒子ジェットＪＥＴ０は、たとえば、高速のガス流で粒子を加速することによって提供されてもよい。粒子ジェットＪＥＴ０は、たとえば、回転する機械要素で粒子を加速することによっても提供されてもよい。
【００２１】
物体ＯＢＪ１は、たとえば、ターゲットと称されてもよい。表面ＳＲＦ２は、粒子ジェットＪＥＴ０の粒子にさらされてもよい。ショットピーニングユニット７００は、粒子ジェットＪＥＴ０を提供するように構成されてもよい。ジェットＪＥＴ０は、複数の粒子Ｐ０ｋ，Ｐ０ｋ＋１，Ｐ０ｋ＋２…を含んでもよい。粒子は、たとえば、金属ボール、金属ワイヤ、またはセラミックビーズの断片であってもよい。特に、粒子はスチールボールであってもよい。
【００２２】
ジェットは、ターゲットの表面ＳＲＦ２に向けられてもよい。ターゲットＯＢＪ１は、たとえば、機械、エンジンおよび／または車両の一部であってもよい。ターゲットＯＢＪ１は、たとえば装置の機械的構成要素であってもよい。
【００２３】
粒子ジェットＪＥＴ０は、中心軸ＡＸ０を有してもよい。ジェットの粒子は、実質的に軸ＡＸ０の方向に伝搬してもよい。ジェットは、粒子が軸ＡＸ０の方向に有意な速度成分を有するようにわずかに発散してもよい。
【００２４】
ＳＸ，ＳＹ，およびＳＺは、直交方向を示す。ジェットの軸ＡＸ０は、たとえば方向ＳＺと平行であってもよい。基準位置ＰＯＳ０は、軸ＡＸ０が物体の表面と交差する点を示す。ＰＯＳ（ｘ，ｙ，ｚ）は、任意の位置を示すことができる。位置ＰＯＳ（ｘ，ｙ，ｚ）は、たとえば、基準位置ＰＯＳ０に関して座標ｘ，ｙ，ｚによって指定されてもよい。
【００２５】
Ｌ２は、ショットピーニングユニット７００と表面ＳＲＦ２との間の距離を示す。特に、Ｌ０は、ショットピーニングユニット７００の加速ノズルと面ＳＲＦ２との間の距離を示してもよい。ショットピーニングユニット７００の位置および／またはターゲットＯＢＪ１の向きは、面ＳＲＦ２が軸ＡＸ０に対して実質的に垂直になるように選択されてもよい。
【００２６】
図２ａを参照すると、ピーニングを引き起こす粒子ジェットＪＥＴ０の能力は、テストストリップＡＳ１を使用することによって実験的に測定することができる。テストストリップは、たとえばアルメンストリップと称されてもよい。テストストリップＡＳ１を使用することによって、塑性変形を引き起こす粒子ジェットの能力を定量的に測定することができる。粒子ジェットＪＥＴ０の効率は、テストストリップＡＳ１を用いて測定することができる。粒子の衝撃は、テストストリップの曲がりを生じさせ、テストストリップＡＳ１がアークを形成することがある。アークの高さ（ｈＡＳ）は、ショットピーニングユニット７００の動作パラメータ、ショットピーニングユニット７００間の距離（Ｌ１）、およびピーニングの持続時間に依存し得る。
【００２７】
テストストリップＡＳ１の寸法および／または実験セットアップの詳細は、たとえば、ＳＡＥ規格  Ｊ４４２，Ｊ４４３，Ｊ２２７７，Ｊ２５９７，ＡＭＳ２４３０および／またはＡＭＳ２４３２において定義することができる。
ＳＡＥは、米国に本拠を置く組織である自動車技術者協会を意味する。
【００２８】
粒子は、テストストリップＡＳ１の表面ＳＲＦ１の露出領域ＡＲＥＡ１に衝突することができる。Ｌ１は、ショットピーニングユニット７００とテストストリップＡＳ１との間の距離を示してもよい。特に、ショットピーニングユニット７００の粒子加速ノズルと基準領域ＡＲＥＡ０との間の距離をＬ０としてもよい。粒子ジェットＪＥＴ０の軸は、領域ＡＲＥＡ１の中心と一致してもよい。
【００２９】
図２ｂを参照すると、ショットピーニングユニット７００は、基準領域ＡＲＥＡ０を通る粒子流束を提供することができる。Ｌ０は、ショットピーニングユニット７００と基準領域ＡＲＥＡ０との間の距離を示してもよい。特に、Ｌ０は、粒子加速ノズルと基準領域ＡＲＥＡ０との間の距離を示してもよい。基準領域ＡＲＥＡ０は、たとえば、幅Δｘおよび高さΔｙを有してもよい。基準領域ＡＲＥＡ０は、粒子ジェットの軸ＡＸ０に対して垂直であってもよい。測定装置５００は、測定期間ＴＭＥＡＳ中に基準領域ＡＲＥＡ０を通過する粒子の全運動エネルギを測定するように構成されてもよい。測定装置５００は、基準領域ＡＲＥＡ０を通過する粒子の画像を取り込むように構成されてもよい。測定装置５００は、基準領域ＡＲＥＡ０の近傍の粒子ジェットを監視するように構成されてもよい。
【００３０】
基準領域ＡＲＥＡ０は、たとえば、距離Ｌ０が距離Ｌ１と実質的に等しくなるように配置されてもよい。基準領域ＡＲＥＡ０のサイズは、テストストリップＡＳ１の露出領域ＡＲＥＡ１と等しくてもよい。基準領域ＡＲＥＡ０の幅Δｘは、テストストリップＡＳ１の露出領域ＡＲＥＡ１の幅と等しくてもよく、基準領域ＡＲＥＡ０の高さΔｙは、テストストリップＡＳ１の露出領域ＡＲＥＡ１の高さと等しくてもよい。ジェットは、基準領域ＡＲＥＡ０の位置に直径（ｗＪＥＴ０）を有してもよい。
【００３１】
図３ａを参照すると、測定装置５００は、照明ユニット１００、撮像ユニット２００、およびデータ処理ユニット４００を含んでもよい。照明ユニット１００は、粒子ジェットＪＥＴ０の所定の領域ＲＧ０を照射するように構成されてもよい。撮像ユニット２００は、照射領域ＲＧ０内に位置する粒子のデジタル画像ＩＭＧ２を取り込むように構成されてもよい。撮像ユニット２００は、高いフレームレートで複数の画像を取り込むように構成されてもよい。撮像ユニット２００は、ビデオカメラであってもよい。
【００３２】
測定装置５００は、取り込まれた画像を解析することによって１以上の空間分布を測定するように構成されてもよい（図５ｅ）。たとえば、装置５００は、空間的な粒子密度分布を測定するように構成されてもよい。測定装置５００は、取り込まれた画像を解析することによって垂直密度分布を測定するように構成されてもよい。密度分布は、ジェットＪＥＴ０の軸ＡＸ０に対する垂直位置の関数として、たとえば、粒子密度を提供することができる。垂直位置は、たとえば方向ＳＹのｙ座標によって指定することができる。
【００３３】
測定装置５００は、取り込まれた画像を解析することによって空間速度分布を測定するように構成することができる。粒子Ｐ０は、軸方向ＳＺに速度成分ｖｚを有していてもよい。粒子Ｐ０は、方向ＳＸにおける横方向速度成分ｖｘおよび／または方向ＳＹにおける速度成分ｖｙを有してもよい。測定装置５００は、たとえば、取り込まれた画像に現れる各粒子の速度成分ｖｚおよびｖｙを測定するように構成することができる。測定装置５００は、垂直方向位置ｙの関数としての軸方向速度成分ｖｚの空間速度分布を測定するように構成することができる。測定装置５００は、横方向速度成分ｖｙの空間速度分布を垂直位置ｙの関数として測定するように構成することができる。
【００３４】
測定装置５００は、取り込まれた画像を解析することによって空間速度確率分布を測定するように構成することができる。
【００３５】
測定装置５００は、取り込まれた画像を解析することによって質量流量の空間分布を測定するように構成することができる。
【００３６】
測定装置５００は、取り込まれた画像を解析することによって運動エネルギ流束の空間分布を測定するように構成することができる。空間分布は、たとえば粒子ジェットの有効幅に関する情報を提供することができる。
【００３７】
照明ユニット１００は、照明光ビームＬＢ０を提供することができる。粒子Ｐ０は、光ＬＢ１を照明ユニット１００に向けて反射、屈折および／または散乱させることができる。粒子Ｐ０は、照明光ＬＢ０を反射、屈折および／または散乱させることによって反射光ＬＢ１を提供することができる。
【００３８】
撮像ユニット２００は、集束光学系２１０とイメージセンサＳＥＮ１とを含んでもよい。集束光学系２１０は、粒子から受け取った光ＬＢ１を集束することによって、イメージセンサＳＥＮ１上に光学画像ＩＭＧ１を形成するように構成することができる。イメージセンサＳＥＮ１は、１以上の光学画像ＩＭＧ１をデジタル画像ＩＭＧ２に変換することができる。データ処理ユニット４００は、イメージセンサＳＥＮ１から得られた１以上のデジタル画像ＩＭＧ２を解析するように構成することができる。データ処理ユニット４００は、たとえば、１以上の測定された速度値が指定された範囲外である場合、ショットピーニング動作を検証するため、ショットピーニングユニットの動作を制御するために、および／または表示を提供するために１以上のデータ処理操作を実施するように構成することができる。イメージセンサＳＥＮ１は、たとえば、ＣＭＯＳセンサまたはＣＣＤセンサであってもよい。ＣＭＯＳは、相補型金属酸化物半導体を意味する。ＣＣＤは、電荷結合素子を意味する。イメージセンサＳＥＮ１は、２次元配列に配列された複数の光検出器ピクセルを含むことができる。デジタル画像ＩＭＧ２は、方向ＳξおよびＳνによって定義される画像空間における幅ξＩＭＧおよび高さνＩＭＧを有していてもよい。軸ＡＸ０の画像は、たとえば、方向Ｓξと実質的に平行であってもよい。方向Ｓνは、方向Ｓξに垂直であってもよい。
【００３９】
撮像ユニットの視野は、粒子ジェットの位置を大幅に変化させてもよい。したがって、監視装置の位置を粒子の軸に対して高精度に設定する必要はない。
【００４０】
撮像ユニット２００は、光軸ＡＸ２を有していてもよい。測定領域ＲＧ０は、光軸ＡＸ０方向の厚みｄ０を有していてもよい。照明ビームＬＢ０の方向は、たとえば、軸ＡＸ１によって特定することができる。
【００４１】
軸ＡＸ２は、たとえば、軸ＡＸ０に対して実質的に垂直であってもよく、軸ＡＸ１に対して実質的に垂直であってもよい。照明光ビームＬＢ０は、たとえば、光軸ＡＸ２の方向に厚さｄ０を有していてもよい。照明ユニット１００は、たとえば、実質的に平面の光ビームを提供するように構成することができる。照明光ビームＬＢ０は、光シートであってもよい。照明ユニット１００は、照明光ビームＬＢ０を提供するために、たとえば、１以上のレーザおよび／または発光ダイオードを備えてもよい。光シートによってジェットを照射すると、厚さｄ０および／または測定領域ＲＧ０の位置を正確に規定することができる。
【００４２】
本方法は、測定領域ＲＧ０の厚さｄ０が粒子ジェットＪＥＴ０の直径（ｗＪＥＴ０）よりも小さくなるように粒子ジェットＪＥＴ０を照射光ＬＢ０で照射することを含んでもよい。したがって、取り込まれた各画像は、粒子ジェットの単一のスライス（ＲＧ０）を表してもよい。本方法は、取り込まれた画像を解析することによって粒子ジェットの二次元および／または三次元の空間速度分布を決定することを含んでもよい。本方法は、取り込まれた画像を解析することによって粒子ジェットの二次元および／または三次元の空間的粒子密度分布を決定することを含んでもよい。薄い（ｄ０＜ｗＪＥＴ０）の測定領域（ＲＧ０）の使用は、空間分布の決定を容易にすることができる。
【００４３】
照明ユニット１００は、照明光ビームＬＢ０を変調するように構成することができる。照明ユニット１００は、信号Ｓ１００の制御に応じて照明光ビームＬＢ０の光強度を変調するように構成することができる。測定装置５００は、照明光ビームＬＢ０を変調するための制御信号Ｓ１００を提供するように構成することができる。制御信号Ｓ１００は、たとえば、照明ユニット１００の動作のタイミングを制御するためのタイミングパルスを含んでもよい。照明ユニット１００は、１以上の照明光パルスＬＢ０を提供するように構成することができる。
【００４４】
照明ユニット１００の位置は、たとえば、撮像ユニット２００に対して機械的フレームによって規定されてもよい。ユニット１００，２００は、共通のフレームに取り付けられてもよい。装置５００は、照明ユニット１００の位置および／または撮像ユニット２００の位置を設定するためのロボットを任意に備えてもよい。装置５００は、ショットピーニングユニット７００に対して測定領域ＲＧ０の位置を設定するためのロボットを任意に備えてもよい。
【００４５】
装置５００は、コンピュータプログラムコードＰＲＯＧ１を記憶するためのメモリＭＥＭ１を備えてもよい。たとえば、コードＰＲＯＧ１は、１以上のデータプロセッサによって実行されたとき、撮像装置２００によって取り込まれた画像ＩＭＧ２を解析することによってシステムまたは装置５００に全エネルギ値を決定させることができる。たとえば、コードＰＲＯＧ１は、１以上のデータプロセッサによって実行されたとき、画像ＩＭＧ２を解析することによってシステムまたは装置５００にアークハイト値ｈＡＳを推定させることができる。
【００４６】
装置５００は、モデルＭＯＤＥＬ１の１以上のパラメータを記憶するためのメモリＭＥＭ２を備えてもよい。
【００４７】
装置５００は、モデルＭＯＤＥＬ１を使用することによって決定された１以上の出力値ＯＵＴ１を記憶するためのメモリＭＥＭ３を任意に備えてもよい。出力値ＯＵＴ１は、たとえば、１以上のアークハイト値ｈＡＳ，１，ｈＡＳ，２，ｈＡＳ，３および／またはピーニング強度評価値ＴＩＮＴを含んでもよい。
【００４８】
装置５００は、ユーザからのユーザ入力を受け取り、および／またはユーザに情報を提供するためのユーザインタフェースＵＩＦ１を備えてもよい。ユーザインタフェースＵＩＦ１は、たとえばユーザ入力を受信するためのキーパッドまたはタッチスクリーンを備えてもよい。ユーザインタフェースＵＩＦ１は、たとえば、視覚情報を表示するためのディスプレイを備えてもよい。ユーザインタフェースＵＩＦ１は、たとえば、画像を解析することによって決定された１以上のパラメータ値を表示するためのディスプレイを備えてもよい。ユーザインタフェースＵＩＦ１は、たとえば、装置によって測定された１以上のパラメータが許容範囲外にあるときに指示を表示するためのディスプレイを備えてもよい。ユーザインタフェースＵＩＦ１は、たとえば、装置によって測定された１以上の速度値が許容範囲外にある場合に指示を提供するために音声出力装置を備えてもよい。ユーザインタフェースＵＩＦ１は、装置によって測定された１以上の速度値が許容範囲外である場合に視覚的警報および／またはアラーム音を提供するように構成されてもよい。
【００４９】
装置５００は、データを受信および／または送信するための通信ユニットＲＸＴＸ１を備えてもよい。ＣＯＭ１は、通信信号を示す。装置５００は、たとえば、通信ユニットＲＸＴＸ１を介してショットピーニングユニット７００と通信するように構成することができる。装置５００は、たとえば、通信ユニットＲＸＴＸ１を介してショットピーニングユニット７００の制御ユニットと通信するように構成することができる。装置５００は、通信ユニットＲＸＴＸ１を介してプロセスデータを受信することができる。プロセスデータは、たとえばショットピーニングユニットが動作しているときに示されてもよい。プロセスデータは、たとえば、ショットピーニングユニット７００の１以上のプロセスパラメータ値を示してもよい。装置５００は、通信ユニットＲＸＴＸ１を介してプロセス制御データを送信してもよい。プロセス制御データは、たとえばショットピーニングユニット７００の１以上のプロセスパラメータを調整するためのデータを含んでもよい。
【００５０】
装置５００は、通信ユニットＲＸＴＸ１を介して第２測定器からの測定データを受信するように構成することができる。第２測定機器は、たとえばアルメンゲージであってもよい。
【００５１】
撮像ユニット２００は、イメージセンサＳＥＮ１の照射時間Ｔｅｘの間に測定領域ＲＧ０に位置する各粒子Ｐ０の画像Ｐ１を形成することができる。イメージセンサＳＥＮ１の活性領域上に形成された光学画像ＩＭＧ１は、複数のサブ画像Ｐ１を含んでもよい。各サブ画像Ｐ１は、粒子Ｐ０の画像であってもよい。イメージセンサＳＥＮ１は、光学画像ＩＭＧ１をデジタル（取り込まれた）画像ＩＭＧ２に変換することができる。
【００５２】
撮像ユニット２００によって取り込まれた画像ＩＭＧ２は、粒子ジェットＪＥＴ０の領域ＲＧ０を表してもよい。１つの取り込まれた画像内に現れる粒子の平均数は、たとえば２〜１０００の範囲内にあってもよい。１つの取り込まれた画像内に現れる粒子の平均数は、たとえば１０〜１００の範囲内にあってもよい。粒子Ｐ０のサブ画像Ｐ１は、画像解析アルゴリズムによって検出されてもよい。粒子Ｐ０は、画像ＩＭＧ２の取り込み中に高速で移動していてもよい。取り込まれた画像に現れる各粒子の速度は、変位値Δｕから、ならびに暴露および／または照明のタイミングから決定することができる。各粒子Ｐ０の光学画像Ｐ１は、画像ＩＭＧ２の取り込み中に移動してもよい。光学画像の動きは、画像解析によって、取り込まれた画像ＩＭＧ２から決定することができる変位値Δｕを規定することができる。粒子Ｐ０の実質的に鮮明な各画像Ｐ１は、変位値Δｕと関連付けられてもよい。粒子Ｐ０ｋの速度ｖｋは、変位値Δｕｋから、ならびに照明の持続時間（ＴＦ）および／または照射期間ＴＥＸから決定することができる。
【００５３】
照射パルスシーケンスを使用するとき、粒子Ｐ０ｋの速度ｖｋは、変位値Δｕｋから、および照明光パルスＬＢ０のタイミング（たとえば、ｔ５〜ｔ１）から決定することができる。特に、粒子の軸方向速度は、Δｕｋ／ＴＦに実質的に比例してもよい。
【００５４】
図３ｂを参照すると、軸ＡＸ１と軸ＡＸ２との間の角度は、たとえば、粒子Ｐ０が照射光ＬＢ０から撮像ユニット２００の光学系２１０に向かって光ＬＢ１を提供するときに高い光散乱係数を提供するために、９０°から実質的に逸脱してもよい。
【００５５】
図４ａは、一例として、測定領域ＲＧ０における照明光ＬＢ０の光強度の時間的進展を示す。粒子Ｐ０は、照射期間Ｔｅｘの間に単一の光パルスＬＢ０によって照射されてもよい。第１画像ＩＭＧ２ｔ０を取り込むための第１照射時間は、時間ｔ０で開始することができる。第１照明光パルスＬＢ０は、時間ｔ１で開始することができる。ＴＦは、照明光パルスＬＢ０の持続時間を示すことができる。第２画像ＩＭＧ２ｔ０’を取り込むための第２照射時間は、時刻ｔ０’から開始することができる。第２照明光パルスＬＢ０は、時間ｔ１’で開始することができる。
【００５６】
図４ｂを参照すると、デジタル画像ＩＭＧ２は、たとえば、サブ画像Ｐ１ｋ，Ｐ１ｋ＋１，Ｐ１ｋ＋２を含んでもよい。サブ画像Ｐ１ｋは、粒子Ｐ０ｋの画像であってもよい。サブ画像Ｐ１ｋ＋１は、粒子Ｐ０ｋ＋１の画像であってもよい。サブ画像Ｐ１ｋ＋２は、粒子Ｐ０ｋ＋２の画像であってもよい。各サブ画像Ｐ１の長さΔｕは、対応する粒子Ｐ０の速度に実質的に比例してもよい。サブ画像Ｐ１ｋは、方向Ｓξに寸法Δｕｋを有していてもよい。サブ画像Ｐ１ｋ＋１は、寸法Δｕｋ＋１を有していてもよい。サブ画像Ｐ１ｋ＋２は、寸法Δｕｋ＋２を有していてもよい。個々の各粒子の速度Ｐ１は、対応するサブ画像Ｐ１の寸法Δｕから、および照明光パルスＬＢ０のタイミングまたは持続時間ＴＦから計算することができる。たとえば、粒子Ｐ０ｋの速度ｖｋは、値Δｕｋ／ＴＦに実質的に比例してもよい。
【００５７】
サブ画像Ｐ１ｋ，Ｐ１ｋ＋１，Ｐ１ｋ＋２は、たとえば画像解析アルゴリズムによって検出することができる。装置５００は、画像解析アルゴリズムを使用することによってサブ画像Ｐ１ｋ，Ｐ１ｋ＋１，Ｐ１ｋ＋２を検出するように構成されてもよい。装置５００は、画像解析アルゴリズムを使用することによって、１以上の取り込まれた画像ＩＭＧ２から寸法Δｕｋ，Δｕｋ＋１，Δｕｋ＋２を決定するように構成することができる。
【００５８】
デジタル画像ＩＭＧ２は、方向ＳξおよびＳνによって定義される画像空間に幅ξＩＭＧおよび高さνＩＭＧを有していてもよい。軸ＡＸ０の画像は、方向Ｓξと平行であってもよい。方向Ｓνは、方向Ｓξに垂直であってもよい。
【００５９】
幅ξＩＭＧは、たとえば１０２４個のピクセルに等しくてもよく、高さνＩＭＧは、たとえば５１２個のピクセルに等しくてもよい。
【００６０】
粒子の速度は、連続照明光、すなわちパルス化されていない光を使用することによって測定することもできる。その場合、粒子Ｐ０ｋの速度ｖｋは、値Δｕｋ／Ｔｅｘに実質的に比例してもよい。
【００６１】
パルス照明の使用は、高い瞬時強度を可能にし、および／またはサブ画像を形成するための正確なタイミングを可能にすることができる。
【００６２】
図４ｃおよび図４ｄを参照すると、照明ユニット１００は、たとえば画像解析アルゴリズムによるサブ画像Ｐ１の検出を容易にするために、パルスシーケンスＳＥＱ１，ＳＥＱ２を提供するように構成することができる。パルスシーケンスＳＥＱ１は、たとえば２つ以上のパルスを含んでもよい。第１パルスシーケンスは、たとえば時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５で開始するパルスを含んでもよい。第２パルスＳＥＱ２シーケンスは、たとえば時間ｔ１’，ｔ２’，ｔ３’，ｔ４’，ｔ５’で開始するパルスを含んでもよい。
【００６３】
照射時間Ｔｅｘは、各粒子Ｐ０がデジタル画像ＩＭＧ２内に現れる２つ以上のサブ画像Ｐ１から形成されるグループＧＲＰによって表すことができるように、いくつかの光パルスに時間的に重なってもよい。たとえば、粒子Ｐ０ｋは、サブ画像Ｐ１ｋ，ｔ１，Ｐ１ｋ，ｔ２，Ｐ１ｋ，ｔ３，Ｐ１ｋ，ｔ４，Ｐ１ｋ，ｔ５からなる第１グループＧＲＰｋによって表すことができる。隣接するサブ画像Ｐ１ｋ，ｔ１，Ｐ１ｋ，ｔ２間の距離は、粒子Ｐ０ｋの速度ｖｋおよび光パルスのタイミングに依存してもよい。その結果、画像ＩＭＧ２内に現れる各粒子の速度は、画像ＩＭＧ２を解析することによって決定することができる。サブ画像Ｐ１ｋ，ｔ１，Ｐ１ｋ，ｔ２，Ｐ１ｋ，ｔ３，Ｐ１ｋ，ｔ４，Ｐ１ｋ，ｔ５は、一緒になって結合された形状を形成することができ、サブ画像Ｐ１ｋ，ｔ１，Ｐ１ｋ，ｔ２，Ｐ１ｋ，ｔ３，Ｐ１ｋ，ｔ４，Ｐ１ｋ，ｔ５の確実な検出を容易にすることができる。第２粒子Ｐ０ｋ＋１は、サブ画像Ｐ１ｋ＋１，ｔ１，Ｐ１ｋ＋１，ｔ２，Ｐ１ｋ＋１，ｔ３，Ｐ１ｋ＋１，ｔ４，Ｐ１ｋ＋１，ｔ５からなる第２グループＧＲＰｋ＋１によって表すことができる。
【００６４】
図４ｅを参照すると、粒子ジェットＪＥＴ０は、照射パルスシーケンスＳＥＱ１によって照射されてもよい。パルスシーケンスは、たとえば時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，…で放射され得る３つ以上の照明光パルスを含んでもよい。
【００６５】
図４ｆおよび図４ｇは、一例として、照射パルスシーケンスを用いて取り込まれた（デジタル）画像ＩＭＧ２を示す。図４ｇおよび図４ｆは、同一の取り込まれた画像ＩＭＧ２を示す。また、３つ以上の照射パルスを使用するとき、取り込まれた画像ＩＭＧ２は、サブ画像（たとえば、Ｐ１ｋ，ｔ１，Ｐ１ｋ，ｔ２，Ｐ１ｋ，ｔ３）の容易に識別可能な実質的に線状のグループＧＲＰを含んでもよく、各グループＧＲＰは、取り込まれた画像ＩＭＧ２の照射期間Ｔｅｘの間にパルスシーケンスによって照射された単一の移動粒子（たとえば、Ｐ０ｋ）を表してもよい。第１グループＧＲＰｋの第１サブ画像Ｐ１ｋ，ｔ１の位置は、たとえば画像座標（ξｋ，νｋ）によって指定することができる。位置（ξｋ，νｋ）は、画像ＩＭＧ２が取り込まれたとき、粒子Ｐ０ｋの位置を示すことができる。
【００６６】
粒子の速度は、取り込まれた画像を解析することによって決定されてもよい。たとえば、第１粒子Ｐ０ｋの速度は、サブ画像Ｐ１ｋ，ｔ１，Ｐ１ｋ，ｔ２，Ｐ１ｋ，ｔ３からなる第１グループＧＲＰｋの寸法Δｕｋから決定することができる。たとえば、第２粒子Ｐ０ｋ＋１の速度は、サブ画像Ｐ１ｋ＋１，ｔ１，Ｐ１ｋ＋１，ｔ２，Ｐ１ｋ＋１，ｔ３からなる第２グループＧＲＰｋ＋１の寸法Δｕｋ＋１から決定することができる。
【００６７】
本方法は、単一の取り込まれた画像に現れる粒子の数を数えることを含んでもよい。本方法は、取り込まれた画像に現れる粒子の数を数えることを含んでもよい。粒子密度は、粒子の計数から決定することができる。したがって、取り込まれた画像を解析することによって粒子密度を決定することができる。
【００６８】
撮像ユニット２００は、被写界深度内の粒子がイメージセンサＳＥＮ１上に鮮明なサブ画像を有し、被写界深度外の粒子がイメージセンサＳＥＮ１上にぼやけたサブ画素を有するように、ある程度の被写界深度（ＤｏＦ）を有してもよい。取り込まれた画像は、たとえば照明光ビームＬＢ０の厚さが被写界深度（ＤｏＦ）より大きい場合、ぼやけたサブ画像を含むことがある。一方、照明光ビームＬＢ０の厚さが被写界深度（ＤｏＦ）以下であるときに、より鮮明な画像が提供されてもよい。
【００６９】
サブ画像（たとえば、Ｐ１ｋ，ｔ１，Ｐ１ｋ，ｔ２，Ｐ１ｋ，ｔ３）からなるグループ（たとえば、ＧＲＰｋ）は、パターン認識アルゴリズムを用いて検出することができる。各粒子Ｐ０は、照射時間Ｔｅｘの間に実質的に一定の速度を有すると仮定することができる。
【００７０】
粒子を表す候補グループは、前記グループのサブ画像が実質的に線形に整列している場合、かつ前記候補グループの隣接するサブ画像間の距離が、前記照明光パルスＬＢ０のタイミング（ｔ１，ｔ２，ｔ３）と一致する場合、受け入れられてもよい。
【００７１】
前記グループのサブ画像が線形に整列していない場合、および／または前記候補グループの隣接するサブ画像間の距離が前記照明光パルスＬＢ０の前記タイミング（ｔ１，ｔ２，ｔ３）と一致しない場合、候補グループは、たとえば破棄されてもよい。
【００７２】
ＡＸ０’は、ジェットＪＥＴ０の軸ＡＸ０の位置を示してもよい。ＡＲＥＡ０’は、基準領域ＡＲＥＡ０の位置を示してもよい。基準領域ＡＲＥＡ０の投影位置は、線形ＡＲＥＡ０’によって示されてもよく、線形ＡＲＥＡ０’は、取り込まれた画像ＩＭＧ２上に重ね合わされてもよい。軸ＡＸ０の投影位置は、取り込まれた画像ＩＭＧ２上に重ね合わされ得る線ＡＸ０’によって示されてもよい。
【００７３】
図４ｈは、一例として、粒子の速度ベクトルを示す複数の矢印記号を示す。速度ベクトルは、図４ｇの取り込まれた画像を解析することによって決定されてもよい。本方法は、１以上の取り込まれた画像を解析することによって、粒子の移動方向を決定することを含んでもよい。各矢印記号の長さは、粒子の速度に比例してもよく、矢印記号の方向は、粒子の移動方向を示してもよい。
【００７４】
図５ａは、一例として、取り込まれた画像を解析することによって測定された速度分布を示す。図５ａの上側のヒストグラムは、ショットピーニングユニット７００が第１動作パラメータ値（たとえば、ｐａｃｃ＝５００ｋＰａ）に従って動作したときに測定された第１速度分布を示す。図５ａの下側のヒストグラムは、ショットピーニングユニット７００が第２動作パラメータ値（たとえば、ｐａｃｃ＝３５０ｋＰａ）に従って動作したときに測定された第２速度分布を示す。加速ガスの圧力ｐａｃｃの変化は、粒子の平均速度に影響を及ぼすことがある。加速ガスの圧力ｐａｃｃの変化は、速度分布のピーク速度ｖＰＥＡＫの変化を引き起こすことがある。
【００７５】
Ｎｐ／ビンは、速度が、ビンＢＩＮ１，ＢＩＮ２，ＢＩＮ３，…に関連付けられた速度範囲内にある粒子の数Ｎｐを示すことができる。たとえば、記号ＢＩＮ２が付された垂直バーの高さは、速度が測定期間ＴＭＥＡＳ中に速度ｖＢＩＮ１およびｖＢＩＮ２によって規定された範囲内にあった粒子Ｐ０の数Ｎｐを表すことができる。たとえば、記号ＢＩＮ３が付された垂直バー高さは、速度が測定期間ＴＭＥＡＳ中に速度ｖＢＩＮ２およびｖＢＩＮ３によって規定された範囲内にあった粒子Ｐ０の数Ｎｐを表すことができる。所定の速度範囲（たとえばｖＢＩＮ２〜ｖＢＩＮ３）は、たとえば速度ビンと称することもある。
【００７６】
ビンに関連付けられた数Ｎｐは、ジェットの（ランダムに選択された）粒子が前記ビン内にある速度を有する確率を示すことができる。図５ａの速度分布は、速度確率分布とも称される。
【００７７】
図５ｂを参照すると、上側のヒストグラムは、測定された速度分布を表し、下側のヒストグラムは、測定されたエネルギ分布を表すことができる。エネルギ分布は、測定された速度分布から決定されてもよい。
【００７８】
本方法は、
−  取り込まれた画像を解析することによって速度分布を決定することと、
−  速度分布からエネルギ分布を決定することとを含んでもよい。
【００７９】
Ｎｐ／ビンは、運動エネルギがビンＢＩＮ２１，ＢＩＮ２２，ＢＩＮ２３，…に関連付けられているエネルギ範囲内にある粒子の数Ｎｐを示すことができる。たとえば、記号ＢＩＮ２２が付された垂直バーの高さは、運動エネルギが測定期間ＴＭＥＡＳ中にエネルギ値ＥＢＩＮ２１およびＥＢＩＮ２２によって規定される範囲内にあった粒子Ｐ０の数Ｎｐを表すことができる。記号ＢＩＮ２３が付された垂直バーの高さは、運動エネルギが前記測定期間ＴＭＥＡＳ中に値ＥＢＩＮ２２およびＥＢＩＮ２３によって規定される範囲内にあった粒子Ｐ０の数Ｎｐを表すことができる。たとえば、エネルギビンＢＩＮ２３は、２４ｍＪ〜３５ｍＪの範囲内のエネルギ値を表し、前記範囲内の運動エネルギを有する粒子の数Ｎｐは、測定期間ＴＭＥＡＳ中にほぼ４９０に等しくてもよい。
【００８０】
本方法は、回帰関数を測定されたデータに当てはめることを含んでもよい。図５ｃは、一例として、回帰関数を図５ａのヒストグラムデータに当てはめることによって得られる確率密度関数ｐｖ（ｖ）を示す。確率密度関数ｐｖ（ｖ）は、全ての可能な速度にわたって確率密度関数ｐｖ（ｖ）の積分が１に等しくなるように任意に正規化することができる。確率密度関数ｐｖ（ｖ）は、ジェットＪＥＴ０の粒子の測定された速度分布を表すことができる。確率密度関数ｐｖ（ｖ）は、速度ｖＰＥＡＫに関連するピーク値ｐＭＡＸを有することができる。速度ｖＰＥＡＫは、粒子Ｐ０の最も確からしい速度を示すことができる。速度分布ｐｖ（ｖ）は、第１速度ｖＬおよび第２速度ｖＨによって定義することができる幅ΔｖＦＷＨＭを有してもよい。速度ｖＬ，ｖＨは、速度分布ｐｖ（ｖ）が速度ｖＬおよびｖＨにおける最大値ｐＭＡＸの５０％に等しいように選択されてもよい。
【００８１】
速度分布ｐｖ（ｖ）は、２つ以上のピークを有することもある。
【００８２】
図５ｄは、一例として、回帰関数を図５ｂに示されるエネルギ分布に当てはめることによって得られた確率密度関数ｐＥ（Ｅ）を示す。確率密度関数ｐＥ（Ｅ）は、全ての可能性のあるエネルギ値にわたる確率密度関数ｐＥ（Ｅ）の積分が１に等しくなるように任意に正規化することができる。確率密度関数ｐＥ（Ｅ）は、ジェットＪＥＴ０の粒子の測定されたエネルギ分布を表すことができる。
【００８３】
図５ｅを参照すると、取り込まれた画像は、空間分布を提供するように別々に解析することができる２つ以上の領域に分割されてもよい。図５ｅの最上部の曲線は、粒子密度の空間分布ｎ（ｙ）を表すことができる。ｙ０は、ジェットＪＥＴ０の軸ＡＸ０の（垂直の）位置を示すことができる。ｙ１は、ジェットＪＥＴ１の任意の点の（垂直）位置を示すことができる。上から２番目の曲線は、粒子の平均速度ｖＡＶＧの空間分布ｖＡＶＧ（ｙ）を表すことができる。上から３番目の曲線は、ジェットＪＥＴ０の粒子Ｐ０のＲＭＳ速度ｖＲＭＳの空間分布ｖＲＭＳ（ｙ）を表すことができる。一番下の曲線は、ジェットＪＥＴ０の粒子Ｐ０の運動エネルギ流束の空間分布Φ（ｙ）を表すことができる。エネルギ流束Φは、単位時間当たりの単位面積を通過する粒子の全運動エネルギを意味してもよい。
【００８４】
図５ｅの空間分布は、取り込まれた画像を解析することによって決定することができる。図５ｅの空間分布は、取り込まれた画像から粒子の速度を決定することによって決定することができる。
【００８５】
図６ａおよび図６ｂは、粒子ジェットＪＥＴ０への暴露前および暴露中のテストストリップＡＳ１を示す。ストリップＡＳ１は、最初は実質的に平らでまっすぐであってもよい。テストストリップＡＳ１は、幅ｗＡＳおよび厚みｔＡＳを有してもよい。ＲＥＦ１は、テストストリップＡＳ１の表面ＳＲＦ１の初期位置を示す。
【００８６】
表面ＳＲＦ１に衝突する粒子Ｐ０は、表面ＳＲＦ１をわずかに変形させることがある。粒子Ｐ０は、表面ＳＲＦ１を不可逆的に変形させることがある。たとえば、粒子Ｐ０ｋは、テストストリップＡＳ１の表面ＳＲＦ１に第１微小窪みＤ０ｋを生じさせることができる。たとえば、粒子Ｐ０ｋ＋１は、テストストリップＡＳ１の表面ＳＲＦ１における第２微小窪みＤ０ｋ＋１の原因となることがある。この粒子は、テストストリップを曲げるようにテストストリップＡＳ１の表面層に残留圧縮応力を生じさせることがある。ストリップの表面は、粒子ジェットに暴露された後に複数の窪みを有することがある。ストリップは、粒子ジェットに暴露された後に湾曲することがある。テストストリップＡＳ１の形状は、たとえば、アークハイト値ｈＡＳおよび／または曲率半径Ｒ１によって定義することができる。アークハイト値ｈＡＳは、標準化された方法、たとえばアルメンゲージと称される測定装置を用いて測定することができる。
【００８７】
（第１）ショットピーニングユニット７００の動作パラメータは、たとえば、
−  粒子の平均サイズと、
−  粒子の平均質量と、
−  粒子の質量流量と、
−  加速ガスの質量流量と、
−  重力に対するジェットの軸ＡＸ０の向きとを含んでもよい。
【００８８】
ショットピーニングユニット７００の動作パラメータのセットは、たとえば、以下のパラメータグループ：
−  粒子の平均サイズと、
−  粒子の平均質量と、
−  粒子の質量流量と、
−  加速ガスの質量流量と、
−  重力に対するジェットの軸ＡＸ０の向きとを参照することができる。
【００８９】
動作パラメータ値と対応するアークハイト値ｈＡＳとの間の関係は、モデルＭＯＤＥＬ１によって記述することができる。本方法は、モデルＭＯＤＥＬ１の１以上のパラメータ値を決定することを含んでもよい。
【００９０】
パラメータ値の変化は、単位時間あたりの基準領域を通過する粒子の全運動エネルギに影響を及ぼすことができる。したがって、パラメータ値の前記変化は、粒子ジェットが表面を変形させる能力に影響を及ぼすことができる。モデルＭＯＤＥＬ１は、実験的に決定することができる。動作パラメータが全エネルギに及ぼす影響は、動作パラメータを変化させることによって、および対応する全エネルギ値ＥＭＥＡＳを測定するために測定機器５００を使用することによって実験的に決定することができる。前記動作パラメータがアークハイト値に及ぼす影響は、動作パラメータを変化させることによって、およびテストストリップＡＳ１を粒子ジェットに暴露することによって実験的に決定することができる。データ点（たとえば、図６ｃにおけるＤ１）は、エネルギ値ＥＭＥＡＳとアークハイト値ｈＡＳとが、同一セットの動作パラメータを使用することによって得られるようにエネルギ値ＥＭＥＡＳとアークハイト値ｈＡＳとを含んでもよい。
【００９１】
装置５００は、たとえば、ユーザインタフェースＵＩＦ１を介して、および／または通信ユニットＲＸＴＸ１を介して、１以上の測定されたアークハイト値ｈＡＳを受信するように構成されてもよい。たとえば、ユーザは、ユーザインタフェースＵＩＦ１を介して１以上の測定されたアークハイト値ｈＡＳを入力することができる。たとえば、通信ユニットＲＸＴＸ１は、アルメンゲージおよび／または別の測定機器から１以上の測定されたアークハイト値ｈＡＳを受け取ることができる。通信ユニットＲＸＴＸ１は、通信インタフェースと称されることもある。
【００９２】
装置５００は、
−  照明ビームＬＢ０を提供する照明ユニット１００と、
−  照射ビームＬＢ０によって照射された粒子ジェットＪＥＴ１の画像ＩＭＧ２を取り込むイメージセンサＳＥＮ１と、
−  １以上の変形値ｈＡＳを受け取るためのインタフェースＵＩＦ１、ＲＸＴＸ１とを含んでもよく、
当該装置５００は、取り込まれた画像ＩＭＧ２を解析することによって粒子ジェットＪＥＴ１の粒子Ｐ０の１以上の速度値（たとえば、ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）を決定し、１以上の第１変形値ｈＡＳと、１以上の速度値（ｖＡＶＥ、ｖＲＭＳ）とに基づいてモデルＭＯＤＥＬ１を決定するように構成することができる。
【００９３】
本方法は、第１データポイントＤ１が第１セットの動作パラメータを使用することによって得られるように、１以上のデータポイントＤ１，Ｄ２を得ることを含んでもよい。モデルＭＯＤＥＬ１は、たとえば、データ点Ｄ１に基づいて関数を当てはめることによって決定することができる。
【００９４】
本方法は、第１データポイントＤ１が第１セットの動作パラメータを用いて得られ、第２データポイントＤ２が別の第２セットの動作パラメータを使用することによって得られるように、２つ以上のデータポイントＤ１，Ｄ２を得ることを含んでもよい。モデルＭＯＤＥＬ１は、たとえば、得られたデータ点Ｄ１，Ｄ２に関数を当てはめることによって決定することができる。
【００９５】
ショットピーニングユニット７００の動作パラメータの変化は、全エネルギ値ＥＭＥＡＳに影響を及ぼし、同様に対応するアークハイト値ｈＡＳにも影響を及ぼすことがある。したがって、モデルＭＯＤＥＬ１も全エネルギ値ＥＭＥＡＳと、対応するアークの高さｈＡＳとの間の関係を記述することができる。モデルＭＯＤＥＬ１は、測定されたエネルギ値ＥＭＥＡＳに対応する可能性が高いアークハイト値ｈＡＳ＝ｈＡＳ（ＥＭＥＡＳ）を推定するために用いられてもよい。
【００９６】
モデルＭＯＤＥＬ１の決定は、第１測定全エネルギ値ＥＭＥＡＳ，１と第１測定アークハイト値ｈＡＳ，１とを含む第１データ点（Ｄ１）を決定することを含んでもよい。第１高さ値ｈＡＳ，１は、第１測定期間ＴＭＥＡＳ，１Ａ中にテストストリップＡＳ１を粒子ジェットに暴露することによって測定することができる。第１測定全エネルギ値ＥＭＥＡＳ，１は、第２測定期間ＴＭＥＡＳ，１Ｂ中に取り込まれた画像ＩＭＧ２を解析することによって得られた１以上の速度値から決定されてもよい。第２測定期間ＴＭＥＡＳ，１Ｂは、たとえば、第１補助期間とも称される。粒子ジェットは、第１セットの動作パラメータを使用することによって、測定期間ＴＭＥＡＳ，１Ａ，ＴＭＥＡＳ，１Ｂの間に第１ショットピーニングユニット７００によって提供されてもよい。第１ショットピーニングユニット７００とテストストリップＡＳ１との間の距離Ｌ１は、測定期間ＴＭＥＡＳ，１Ａ，ＴＭＥＡＳ，１Ｂの間に第１ショットピーニングユニット７００と基準領域ＡＲＥＡ０との間の距離Ｌ０に実質的に等しくてもよい。言い換えれば、測定装置５００は、測定されたエネルギ値ＥＭＥＡＳ，１が基準領域ＡＲＥＡ０を通過する粒子束の積分エネルギに実質的に対応するように動作し、第１ショットピーニングユニット７００と基準領域ＡＲＥＡ０との間の距離が距離Ｌ１と実質的に等しいように構成することができる。
【００９７】
第２データ点Ｄ２は、第２測定全エネルギ値ＥＭＥＡＳ，２と、第２測定アークハイト値ｈＡＳ，２とを含んでもよい。第２高さ値ｈＡＳ，２は、第２測定期間ＴＭＥＡＳ，２Ａ中に第２テストストリップＡＳ１を粒子ジェットに暴露することによって測定することができる。第２測定全エネルギ値ＥＭＥＡＳ，２は、第２補助期間ＴＭＥＡＳ，２Ｂ中に取り込まれた画像ＩＭＧ２を解析することによって決定されてもよい。粒子ジェットは、第２セットの動作パラメータを使用することによって、測定時間ＴＭＥＡＳ，２Ａ，ＴＭＥＡＳ，２Ｂの間に第１ショットピーニングユニット７００によって提供されてもよい。第１ショットピーニングユニット７００とテストストリップＡＳ１との間の距離Ｌ１は、測定期間ＴＭＥＡＳ，１Ａ，ＴＭＥＡＳ，１，ＴＭＥＡＳ，２Ａ，ＴＭＥＡＳ，２Ｂ中に第１ショットピーニングユニット７００と基準領域ＡＲＥＡ０との間の距離Ｌ０に実質的に等しくてもよい。
【００９８】
第３データ点Ｄ３は、第３測定全エネルギ値ＥＭＥＡＳ，３と、第３測定アークハイト値ｈＡＳ，３とを含んでもよい。第３高さ値ｈＡＳ，３は、第３測定期間ＴＭＥＡＳ，３Ａ中に第３テストストリップＡＳ１を粒子ジェットに暴露することによって測定することができる。第３測定全エネルギ値ＥＭＥＡＳ，３は、第３補助期間ＴＭＥＡＳ，３Ｂの間に取り込まれた画像ＩＭＧ２を解析することによって決定されてもよい。粒子ジェットは、第３セットの動作パラメータを使用することによって、測定期間ＴＭＥＡＳ，３Ａ，ＴＭＥＡＳ，３Ｂ中に第１ショットピーニングユニット７００によって提供されてもよい。第１ショットピーニングユニット７００とテストストリップＡＳ１との間の距離Ｌ１は、測定期間ＴＭＥＡＳ，１Ａ，ＴＭＥＡＳ，１Ｂ，ＴＭＥＡＳ，２Ａ，ＴＭＥＡＳ，２Ｂ，ＴＭＥＡＳ，３Ａ，ＴＭＥＡＳ，３Ｂ中に第１ショットピーニングユニット７００と基準領域ＡＲＥＡ０との間の距離Ｌ０に実質的に等しくてもよい。
【００９９】
続いて、アークハイト値の推定値（たとえば、ｈＥ）は、モデルｈＡＳ（ＥＭＥＡＳ）を使用することによって、測定されたエネルギ値ＥＭＥＡＳから決定されてもよい。測定されたエネルギ値ＥＭＥＡＳは、たとえば、回帰曲線ＣＲＶ１の点Ｆ１に対応してもよい。
【０１００】
表１は、一例として、測定期間ＴＭＥＡＳ，１Ａ，ＴＭＥＡＳ，１Ｂ，ＴＭＥＡＳ，２Ａ，ＴＭＥＡＳ，２Ｂ，ＴＭＥＡＳ，３Ａ，ＴＭＥＡＳ，３Ｂに関連する測定値を示す。表１に示される測定期間は、同じ長さを有する。
【０１０１】
【表１】
2019531906.tif 000003
【０１０２】
ｐａｃｃは、ショットピーニングユニット７００の加速ガスの圧力を示す。ｋＰａは、キロパスカルを意味する。圧力ｐａｃｃは、粒子の初期速度の影響を有してもよい。加速ガスの速度は、圧力ｐａｃｃに依存してもよい。加速ガスの質量流量は、圧力ｐａｃｃに依存してもよい。
【０１０３】
ｈＡＳは、アルメンストリップＡＳ１が、測定期間ＴＭＥＡＳ，１Ａ，ＴＭＥＡＳ，２Ａ，またはＴＭＥＡＳ，３Ａ中に粒子ジェットに暴露された後のアルメンストリップＡＳ１のアークハイト値を示す。
【０１０４】
ＮＭＥＡＳは、測定期間ＴＭＥＡＳ，１Ｂ，ＴＭＥＡＳ，２Ｂ，またはＴＭＥＡＳ，３Ｂの間に基準領域ＡＲＥＡ０を通過する粒子の数を表す。数ＮＭＥＡＳは、測定期間ＴＭＥＡＳ，１Ｂ，ＴＭＥＡＳ，２Ｂ，またはＴＭＥＡＳ，３Ｂの間に測定装置５００によって取り込まれた画像を解析することによって決定されてもよい。
【０１０５】
ｖＡＶＥは、測定期間ＴＭＥＡＳ，１Ｂ，ＴＭＥＡＳ，２Ｂ，またはＴＭＥＡＳ，３Ｂの間に基準領域ＡＲＥＡ０を通過する粒子の平均速度示す。平均速度ｖＡＶＥは、測定期間ＴＭＥＡＳ，１Ｂ，ＴＭＥＡＳ，２Ｂ，またはＴＭＥＡＳ，３Ｂの間に測定装置５００によって取り込まれた画像を解析することによって決定されてもよい。
【０１０６】
ＥＭＥＡＳは、測定期間ＴＭＥＡＳ，１Ｂ，ＴＭＥＡＳ，２Ｂ，またはＴＭＥＡＳ，３Ｂの間に基準領域ＡＲＥＡ０を通過する粒子の全運動エネルギを示す。エネルギ値ＥＭＥＡＳは、測定期間ＴＭＥＡＳ，１Ｂ，ＴＭＥＡＳ，２Ｂ，またはＴＭＥＡＳ，３Ｂの間に測定装置５００によって取り込まれた画像を解析することによって決定されてもよい。
【０１０７】
モデルＭＯＤＥＬ１は、１以上の実験的に測定されたデータ点Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３から決定することができる。モデルＭＯＤＥＬ１は、１以上の決定されたデータ点Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に関数を当てはめることによって決定されてもよい。モデルＭＯＤＥＬ１は、データ点Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に当てはめることができる回帰関数ｈＡＳ（ＥＭＥＡＳ）であってもよい。モデルＭＯＤＥＬ１は、たとえば、データ点Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に適合する多項式関数であってもよい。関数ｈＡＳ（ＥＭＥＡＳ）は、たとえば、図６ｃに示される曲線ＣＲＶ１によって表すことができる。モデルＭＯＤＥＬ１は、動作パラメータ値と対応するアークハイト値ｈＡＳとの関係を決定することができる。
【０１０８】
モデルＭＯＤＥＬ１は、測定されたエネルギ値ＥＭＥＡＳからアークハイト値ｈＡＳ，Ｅを推定するために使用されてもよい。
本方法は、
−  モデルＭＯＤＥＬ１を決定することと、
−  測定期間ＴＭＥＡＳの間に測定領域ＲＧ０を通過する粒子の画像を取り込むことと、
−  取り込まれた画像を解析することによって測定されたエネルギ値ＥＭＥＡＳを決定することと、
−  モデルＭＯＤＥＬ１を使用することによって、測定されたエネルギ値ＥＭＥＡＳから対応するアークハイト値ｈＡＳを決定することとを含んでもよい。
【０１０９】
ＮＭＥＡＳは、測定期間ＴＭＥＡＳの間にテストストリップＡＳ１に衝突する粒子の数を示すことができる。ＮＭＥＡＳは、測定期間ＴＭＥＡＳの間に基準領域ＡＲＥＡ０を通過する粒子の数も示すことができる。測定期間ＴＭＥＡＳの長さは、たとえば、１秒〜１０００秒の範囲内にあってもよい。Ｅｋは、個々の粒子Ｐ０ｋの運動エネルギを表すことができる。ｍｋは、個々の粒子Ｐ０ｋの質量を示すことができる。個々の粒子Ｐ０ｋの運動エネルギＥｋは、前記粒子Ｐ０ｋの速度ｖｋから以下の式を用いて算出することができる。
【数１】
2019531906.tif 000004
【０１１０】
測定期間ＴＭＥＡＳの間に基準領域ＡＲＥＡ０を通過する粒子Ｐ０ｋ，Ｐ０ｋ＋１，Ｐ０ｋ＋２・・・の全運動エネルギＥＭＥＡＳは、以下の式を用いて計算することができる。
【数２】
2019531906.tif 000005
【０１１１】
粒子Ｐ０ｋ，Ｐ０ｋ＋１，Ｐ０ｋ＋２・・・は、狭いサイズ分布を有していてもよい。たとえば、粒子の総質量の９０％超は、粒子の平均質量の７０％〜１５０％の範囲の質量で表されてもよい。たとえば、粒子の総質量の９０％超は、直径が粒子の質量メジアン径の７０％〜１５０％の範囲内にある粒子で表すことができる。
【０１１２】
したがって、個々の粒子Ｐ０ｋ，Ｐ０ｋ＋１，Ｐ０ｋ＋２・・・の質量ｍＫ，ｍＫ＋１，ｍＫ＋２・・・は、平均質量ｍＡＶＧによって近似することができる。
【数３】
2019531906.tif 000006
【０１１３】
ＲＭＳ速度ｖＲＭＳの平方（ｖＲＭＳ）２は、以下の式を用いて定義および計算することができる。
【数４】
2019531906.tif 000007
【０１１４】
ＲＭＳは、二乗平均平方根を意味する。ＲＭＳ速度ｖＲＭＳは、測定期間ＴＭＥＡＳの間に取り込まれた画像ＩＭＧ２を解析することによって決定することができる。
【０１１５】
式（２），（３），（４）を組み合わせることによって以下の式が得られてもよい。
【数５】
2019531906.tif 000008
【０１１６】
取り込まれた各画像内に現れる粒子の数は、ジェットの粒子の瞬時数密度に比例してもよい。サブ画像Ｐ１ｋ，Ｐ１ｋ＋２、Ｐｋ＋２，…の数は、ジェットの粒子の瞬時数密度に比例してもよい。数ＮＭＥＡＳは、測定期間ＴＭＥＡＳの間に取り込まれた画像ＩＭＧ２を解析することによって決定されてもよい。
【０１１７】
総数ＮＭＥＡＳは、たとえば、以下の式に従って推定することができる。
【数６】
2019531906.tif 000009
【０１１８】
ＮＩＭＧ，ＡＶＥは、単一の取り込まれた画像に現れる平均粒子数を示すことができる。Ｃｇは、比例定数、すなわち係数を示すことができる。係数Ｃｇは、たとえば、方向ＳＸおよびＳＺにおける測定領域ＲＧ０の寸法に依存してもよい。測定領域ＲＧ０のサイズは、撮像ユニット２００の視野、および撮像ユニット２００の光学倍率に依存してもよい。
【０１１９】
ｖＡＶＥは、粒子の平均速度を示すことができる。第１近似では、ジェット中の粒子の数密度は、粒子の質量流量が実質的に一定である状況において、粒子の平均速度ｖＡＶＥに反比例してもよい。
【０１２０】
ｄ０は、撮像ユニット２００の光軸ＡＸ２に平行な方向における測定領域ＲＧ０の厚さを示してもよい。第１近似では、測定領域ＲＧ０を通過することなく基準領域ＡＲＥＡ０を通過する粒子の相対割合は、測定領域ＲＧ０の厚さｄ０に反比例してもよい。
【０１２１】
係数Ｃｇは、たとえば、ジェットへの開口部を配置し、テスト期間中に開口部を通過する全ての粒子を収集し、収集された粒子の全質量を重量によって決定し、単一粒子の平均質量によって総質量を割ることによって実験的に決定されてもよい。係数Ｃｇは、各測定設定に対して実験的および／または理論的に決定することができる。
【０１２２】
（５）と（６）を組み合わせると、以下のようになる。
【数７】
2019531906.tif 000010
【０１２３】
式（７）は、たとえば以下の形式に再編成されてもよい。
【数８】
2019531906.tif 000011
【０１２４】
測定期間ＴＭＥＡＳに関連する値ＮＩＭＧ，ＡＶＥ，ｖＲＭＳ，およびｖＡＶＥは、測定装置５００によって取り込まれた画像を解析することによって決定することができる。全エネルギＥＭＥＡＳは、たとえば式（８）を使用することによって、値ＮＩＭＧ，ＡＶＥ，ｖＲＭＳおよびｖＡＶＥから計算されてもよい。続いて、対応するアークハイト値ｈＡＳは、モデルＭＯＤＥＬ１を使用して全エネルギＥＭＥＡＳから推定されてもよい。
【０１２５】
速度値ｖＲＭＳおよび速度値ｖＡＶＥは、たとえば、推定されたエネルギ値の精度を向上させるために別々に決定することができる。
【０１２６】
しかしながら、速度値ｖＲＭＳは、速度確率分布関数に関する情報を使用することによって速度値ｖＡＶＥから計算されてもよい。速度値ｖＡＶＥは、速度確率分布関数に関する情報を使用することによって速度値ｖＲＭＳから計算することができる。速度確率分布関数は、たとえば取り込まれた画像を解析することによって測定することができる。速度確率分布は、所定の関数と一致すると仮定することもできる。速度確率分布は、たとえば、ガウス関数と一致すると仮定することができる。
【０１２７】
モデルＭＯＤＥＬ１は、係数Ｃｇの値を別に決定する必要がないように、測定値ｖＲＭＳ，ｖＡＶＥおよびＮＩＭＧ，ＡＶＥと、１以上の測定されたアークハイト値ｈＡＳとに基づいて決定されてもよい。係数Ｃｇの寄与は、回帰関数を実験的に測定されたデータｖＲＭＳ，ｖＡＶＥ，ＮＩＭＧ，ＡＶＥ，ｈＡＳに当てはめることによってモデルに組み込むことができる。本方法は、測定値ＮＩＭＧ，ＡＶＥ，ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳの関数としてアークハイト値を提供することができるモデルｈＡＳ（ＮＩＭＧ，ＡＶＥ，ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）を決定することを含んでもよい。続いて、アークハイト値ｈＡＳは、モデルＭＯＤＥＬ１を使用することによって、測定値ｖＲＭＳ，ｖＡＶＥおよびＮＩＭＧ，ＡＶＥから推定することができる。
【０１２８】
ジェットＪＥＴ０のいくつかの粒子は、それらが測定装置５００によって直接に検出されないように測定領域ＲＧ０を移動してもよい。ＪＥＴ０のいくつかの粒子は、それらの粒子のサブ画像が撮像ユニット２００によって取り込まれた任意のデジタル画像に現れないように測定領域ＲＧ０を移動してもよい。いくつかの粒子は、撮像ユニット２００の深度（ＤｏＦ）の外側に移動することがある。いくつかの粒子は、ジェットが照明ユニットによって照射されていないとき、測定領域ＲＧ０を移動することができる。いくつかの粒子は、イメージセンサＳＥＮ１が活性光検出状態にないとき、すなわち２つの連続した照射時間の間に測定領域ＲＥＧ０を移動することがある。検出されなかった粒子は、係数Ｃｇを使用することによって考慮に入れることができる。
【０１２９】
数ＮＭＥＡＳは、たとえば、ショットピーニングユニット７００に供給される粒子の質量流量および／または体積流量を測定することによっても決定することができる。数ＮＭＥＡＳは、たとえば、それらがショットピーニングユニット７００によって加速された後、粒子を収集して秤量することによって決定されてもよい。しかしながら、その場合でも、取り込まれた画像から粒子密度を決定することによって、本方法の信頼性を向上させることができる。
【０１３０】
ショットピーニング処理は、重要な部品を製造するときに検証される必要がある。ショットピーニング処理は、たとえば、飛行機の重要な部品を製造するときなどに検証される必要がある。ショットピーニングは、たとえば、研削または溶接処理で蓄積された引張応力を緩和し、それらを有益な圧縮応力で置き換えることができる。部品形状寸法、部品材料、ショット材料、ショット品質、ショット強度、およびショットカバレージに応じて、ショットピーニングは、たとえば、１００％以上、またはさらに１０００％以上疲労寿命を増加させることができる。
【０１３１】
図６ｄは、一例として、処理時間がテストストリップＡＳ１のアークハイト値に及ぼす影響を示す。曲線ＣＲＶ２は、第１セットの動作パラメータを使用するときのショットピーニングの持続時間の関数としてアークハイト値ｈＡＳを示すことができる。曲線ＣＲＶ２は、テストストリップＡＳ１を使用することによって、および／またはモデルＭＯＤＥＬ１を使用することによって実験的に決定することができる。たとえば、図６ｄに示される点Ｂ１〜Ｂ５は、テストストリップＡＳ１を使用することによって実験的に測定されてもよい。
【０１３２】
曲線ＣＲＶ２は、第１点Ｃ１および第２点Ｃ２を有する。点Ｃ１およびＣ２は、モデルＭＯＤＥＬ１を使用することによって決定することができる。第１点Ｃ１は、アークハイト値ｈＣ１を有し、第２点Ｃ２は、アークハイト値ｈＣ２を有する。第１点Ｃ１は、処理時間ＴＣ１で達成され、第２点Ｃ２は、処理時間ＴＣ２で達成される。
【０１３３】
点Ｃ１およびＣ２は、以下の２つの条件が同時に満たされるように選択することができる。
【数９】
2019531906.tif 000012
【０１３４】
式（９ａ）および（９ｂ）が満たされるように点が選択されたとき、値ＴＣ１は、第１セットの動作パラメータを使用するときのショットピーニング処理の時間相当値ＴＩＮＴに等しい。時間相当値ＴＩＮＴは、たとえば、粒子ジェットＪＥＴ０の「強度」とも称される。時間相当値ＴＩＮＴは、たとえば、「ピーニング強度定格」とも称される。ピーニング強度評価ＴＩＮＴは、基準領域ＡＲＥＡ０の位置において、前記第１セットの動作パラメータを検証することができる。各ピーニング強度評価ＴＩＮＴは、指定された位置、および指定された動作パラメータのセットに関連付けられてもよい。
【０１３５】
図７ａは、一例として、測定された速度値と対応する変形値との間の関係を規定するモデルＭＯＤＥＬ１を決定するための方法ステップを示す。
【０１３６】
粒子ジェットＪＥＴ０は、第１セットの動作パラメータに従って提供されてもよい（ステップ１０１０）。たとえば、加速ガスの圧力ｐＡＣＣを第１値に設定することができる。
【０１３７】
粒子ジェットＪＥＴ０が第１セットの動作パラメータに従って提供されるとき、粒子ジェットの複数の画像が取り込まれてもよい（ステップ１０１５）。
【０１３８】
１以上の速度値（たとえば、ｖＲＭＳ，ｖＡＶＥ）は、取り込まれた画像を解析することによって決定されてもよい（ステップ１０２０）。速度分布および粒子密度は、取り込まれた画像を解析することによって決定されてもよい。エネルギ流束および／または全エネルギは、１以上の測定された速度値から決定されてもよい（ステップ１０３０）。
【０１３９】
１以上のテストストリップＡＳ１は、粒子ジェットＪＥＴ０が前記第１セットの動作パラメータに従って提供されるとき、粒子ジェットＪＥＴ０に暴露されてもよい（ステップ１０４０）。
【０１４０】
変形値は、粒子ジェットＪＥＴ０に暴露された後のテストストリップＡＳ１の変形を測定することによって得ることができる。変形値は、たとえばアークハイト値（ｈＡＳ）であってもよい。
【０１４１】
１以上の変形値は、１以上のテストストリップＡＳ１の変形を測定することによって得ることができる。たとえば、第１テストストリップは、第１期間中に粒子ジェットに暴露され、第２テストストリップは、第２期間中に粒子ジェットに暴露されてもよい。
【０１４２】
モデルＭＯＤＥＬ１は、回帰関数の１以上のパラメータを、測定された変形値、および１以上の測定された速度値に当てはめることによって決定することができる（ステップ１０６０）。エネルギ値は、１以上の測定された速度値から決定されてもよい。モデルＭＯＤＥＬ１は、回帰関数の１以上のパラメータを、測定された変形値およびエネルギ値に当てはめることによって決定することができる。
【０１４３】
ステップ１０４０は、ステップ１０１５を実行した後、またはステップ１０１５を実行する前に実行することができる。ステップ１０１５および１０４０は、同時に実行することもできる。ステップ１０１５の実行は、ステップ１０４０の実行と時間的に重なり合ってもよい。
【０１４４】
図７ｂは、一例として、１以上の測定された速度値に基づいてショットピーニング処理を制御することを示す。
【０１４５】
粒子ジェットＪＥＴ０は、ステップ１１１０において提供されてもよい。
【０１４６】
ステップ１１２０において、粒子ジェットの複数の画像を取り込むことができる。
【０１４７】
１以上の速度値（たとえば、ｖＲＭＳ，ｖＡＶＥ）は、取り込まれた画像を解析することによって決定されてもよい（ステップ１１３０）。ステップ１１４０において、エネルギ流束および／または全エネルギは、１以上の速度値（たとえば、ｖＲＭＳ，ｖＡＶＥ）から決定することができる。速度分布および／または粒子密度は、取り込まれた画像を解析することによって決定することができる。
【０１４８】
モデルＭＯＤＥＬ１を使用することによって、測定された速度分布および測定された粒子密度から変形値を推定することができる（ステップ１１５０）。変形値は、たとえばアークハイト値（ｈＡＳ）であってもよい。
【０１４９】
処理期間の長さは、推定された変形値に従って選択することができる（ステップ１１６０）。
【０１５０】
動作パラメータの値は、ステップ１１６０において推定変形値に基づいて選択されてもよい。たとえば、加速ガスの圧力は、推定変形値に基づいて選択および／または調整されてもよい。
【０１５１】
その後、物体ＯＢＪ１の表面ＳＲＦ２は、選択された処理期間の長さに従って処理される（ステップ１１７０）。
【０１５２】
図７ｃは、一例として、粒子ジェットＪＥＴ０のショットピーニング能力を検証するための方法ステップを示す。
【０１５３】
粒子ジェットは、選択された動作パラメータに従って提供されてもよい（ステップ１２１０）。
【０１５４】
複数の画像ＩＭＧ２は、撮像装置５００によって取り込まれてもよい（ステップ１２２０）。粒子ジェットＪＥＴ０は、取り込まれた画像ＩＭＧ２が同じ粒子の２つ以上の隣接するサブ画像を含むように照明光パルスのシーケンスＳＥＱ１で照明されてもよい。特に、粒子ジェットＪＥＴ０は、取り込まれた画像ＩＭＧ２が同じ粒子の３つ以上の隣接するサブ画像を含むように照明光パルスのシーケンスＳＥＱ１で照射されてもよい。
【０１５５】
１以上の速度値（たとえば、ｖＲＭＳ，ｖＡＶＥ）は、取り込まれた画像を解析することによって決定されてもよい（ステップ１２３０）。
【０１５６】
速度分布および粒子密度は、取り込まれた画像を解析することによって決定することができる。エネルギ流束および／または全エネルギは、１以上の測定された速度値から決定されてもよい。画像は、ショットピーニングユニット７００が前記選択された動作パラメータに従って動作するときに取り込まれてもよい。
【０１５７】
画像を解析して得られた測定値は、ジェットのショットピーニング能力が所定の範囲内にあるか否かを確認するために１以上の基準値と比較されてもよい（ステップ１２４０）。
【０１５８】
取り込まれた画像を解析してエネルギ値を決定し、モデルＭＯＤＥＬ１を使用することによってエネルギ値から変形値を決定することができる。変形値は、ジェットのショットピーニング能力が所定の範囲内にあるか否かを確認するために基準値と比較されてもよい。変形値は、たとえば、アークハイト値ｈＡＳまたは時間相当値ＴＩＮＴであってもよい。エネルギ値は、たとえば、基準領域ＡＲＥＡ０を通過する粒子の運動エネルギ束、または所定の期間中に基準領域ＡＲＥＡ０を通過する粒子の全運動エネルギを表すことができる。本方法は、測定された速度分布および測定された粒子分布からエネルギ値を決定することを含んでもよい。
【０１５９】
変形量は、モデルＭＯＤＥＬ１を使用することによって、測定された速度分布および粒子分布から決定することができ、変形量は、ジェットのショットピーニング能力が所定範囲内にあるか否かを確認するために基準値と比較されてもよい。変形値は、たとえば、アークハイト値ｈＡＳまたは時間相当値ＴＩＮＴであってもよい。
【０１６０】
本方法は、
−  粒子ジェット（ＪＥＴ０）の速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）と変形値（ｈＡＳ）との間の関係を確立するモデル（ＭＯＤＥＬ１）を提供することと、
−  粒子ジェット（ＪＥＴ１）を提供するために第１ショットピーニングユニット（７００）を使用することと、
−  粒子ジェット（ＪＥＴ０）の少なくとも一部（ＲＧ０）を照射光（ＬＢ０）で照射することと、
−  前記部分（ＲＧ０）の画像（ＩＭＧ２）を取り込むことと、
−  前記取り込まれた画像（ＩＭＧ２）を解析することによって粒子ジェット（ＪＥＴ１）の粒子（Ｐ０）の速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）を決定することと、
−  モデル（ＭＯＤＥＬ１）を使用することによって速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）からアークハイト値（ｈＡＳ）の推定値を決定することと、
−  アークハイト値（ｈＡＳ）の推定値を１以上の基準値と比較することによって、ショットピーニング動作を有効または無効として分類することとを含んでもよい。
【０１６１】
本方法は、
−  粒子ジェット（ＪＥＴ０）の速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）と変形値（ｈＡＳ）との間の関係を確立するモデル（ＭＯＤＥＬ１）を提供することと、
−  粒子ジェット（ＪＥＴ１）を提供するために第１ショットピーニングユニット（７００）を使用することと、
−  粒子ジェット（ＪＥＴ０）の少なくとも一部（ＲＧ０）を照射光（ＬＢ０）で照射することと、
−  前記部分（ＲＧ０）の画像（ＩＭＧ２）を取り込むことと、
−  前記取り込まれた画像（ＩＭＧ２）を解析することによって粒子ジェット（ＪＥＴ１）の粒子（Ｐ０）の速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）を決定することと、
−  モデル（ＭＯＤＥＬ１）を使用することによって、速度値（ｖＡＶＥ，ｖＲＭＳ）からアークハイト値（ｈＡＳ）の推定値を決定することと、
−  アークハイト値（ｈＡＳ）の推定値が所定の範囲内にあるか否かを確認することによって、ショットピーニング動作を有効または無効として分類することとを含んでもよい。
【０１６２】
推定値は、１以上の基準値と比較することができ、推定値が所定の範囲内にあるか否かを決定することができる。ショットピーニング動作は、指定された期間内に、指定されたセットの動作パラメータに従って第１ショットピーニングユニット（７００）を動作させることを含む方法を表すことができる。
【０１６３】
取り込まれた画像を解析することによってエネルギ値を決定することができ、エネルギ値は、ジェットのショットピーニング能力が所定の範囲内にあるか否かを確認するために基準値と比較することができる。変形値は、たとえばアークハイト値ｈＡＳまたは時間相当値ＴＩＮＴであってもよい。
【０１６４】
測定された速度分布は、１以上の第１基準値と比較されてもよく、かつ／またはジェットのショットピーニング能力が所定の範囲内にあるか否かを確認するために測定された粒子分布が１以上の第２基準値と比較されてもよい。
【０１６５】
図７ｄは、一例として、ショットピーニングユニット７００の動作を制御するための方法ステップを示す。
【０１６６】
ステップ１２１０，１２２０，１２３０および１２４０は、図７ｃを参照して上述されたように実施することができる。本方法は、比較に基づいてショットピーニング処理の１以上の動作パラメータを調整することをさらに含んでもよい（ステップ１２５０）。
【０１６７】
ショットピーニング処理の調整可能および／または選択可能なパラメータは、たとえば、
−  加速ガスの圧力ｐａｃｃ、
−  加速ガス（質量）流量、
−  ショットピーニングユニット７００の加速ノズルを通過する粒子Ｐ０の（質量）流量、
−  処理期間の長さ、
−  物体に対するジェットの軸の相対的な横方向移動速度、
−  ショットピーニングユニット７００と物体ＯＢＪ１との間の距離Ｌ２の１以上を含んでもよい。
【０１６８】
粒子の速度は、有意な横方向成分を有することがあり、すなわち、速度は常にジェットの軸ＡＸ０と平行ではない。粒子の速度ｖｋは、軸成分ｖｋ，ｚおよび横成分ｖｋ，ｙを有してもよい。軸成分ｖｋ，ｚは、軸ＡＸ０に平行であり、横成分ｖｋ，ｙは、軸ＡＸ０に垂直である。ショットピーニング能力を評価する場合、各粒子の運動エネルギは、横成分ｖｋ，ｙを省略することによって、軸成分ｖｋ，ｚから計算することができる。粒子Ｐ０ｋの表面ＳＲＦ１を変形させる能力は、前記粒子の軸方向速度成分ｖｋ，ｚに主に依存してもよい。たとえば式（１）〜（８）に使用された速度値（ｖＲＭＳ，ｖＡＶＥ）は、個々の粒子Ｐ０の軸方向速度値ｖｚから決定することができる。個々の粒子Ｐ０の軸方向速度値ｖｚは、取り込まれた画像から決定することができる。
【０１６９】
また、個々の粒子Ｐ０ｋの速度は、時間ｔ１で第１の単一照明パルスを使用して第１画像を取り込むことによって、時刻ｔ２において第２の単一照明パルスを使用して第２画像を取り込むことによって決定することができる。第１画像は、粒子Ｐ０ｋの第１サブ画像Ｐ１ｋ，ｔ１を含んでもよい。第２画像は、粒子Ｐ０ｋの第２サブ画像Ｐ１ｋ，ｔ２を含んでもよい。粒子Ｐ０ｋと関連付けられた空間的変位Δｕｋは、第１画像を第２画像と比較することによって決定することができる。粒子Ｐ０ｋの速度は、変位Δｕｋと時間差ｔ２−ｔ１から決定することができる。
【０１７０】
本方法は、取り込まれた画像ＩＭＧ１を解析することによって粒子ジェットＪＥＴ０の角度発散を決定することを含んでもよい。
【０１７１】
本方法は、取り込まれた画像ＩＭＧ１を解析することによって粒子ジェットＪＥＴ０の幅および／または半径方向の寸法を決定することを含んでもよい。
【０１７２】
ショットピーニングは、たとえば、歯車部品、カムシャフト、クラッチスプリング、コイルスプリング、リーフスプリング、サスペンションスプリング、コネクティングロッド、クランクシャフト、歯車、航空機の部品、着陸装置の部品、航空機のエンジンの構成要素、エンジンハウジング、削岩機および／またはタービンブレードを処理することを含んでもよい。
【０１７３】
当業者にとって、本発明に係る装置および方法の変更および変形が認められることは明らかであろう。図は、概略図である。添付の図面を参照して上述した特定の実施形態は、例示的なものに過ぎず、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲を限定するものではない。
【図１】
2019531906.tif 000013
【図２ａ】
2019531906.tif 000014
【図２ｂ】
2019531906.tif 000015
【図３ａ】
2019531906.tif 000016
【図３ｂ】
2019531906.tif 000017
【図４ａ】
2019531906.tif 000018
【図４ｂ】
2019531906.tif 000019
【図４ｃ】
2019531906.tif 000020
【図４ｄ】
2019531906.tif 000021
【図４ｅ】
2019531906.tif 000022
【図４ｆ】
2019531906.tif 000023
【図４ｇ】
2019531906.tif 000024
【図４ｈ】
2019531906.tif 000025
【図５ａ】
2019531906.tif 000026
【図５ｂ】
2019531906.tif 000027
【図５ｃ】
2019531906.tif 000028
【図５ｄ】
2019531906.tif 000029
【図５ｅ】
2019531906.tif 000030
【図６ａ】
2019531906.tif 000031
【図６ｂ】
2019531906.tif 000032
【図６ｃ】
2019531906.tif 000033
【図６ｄ】
2019531906.tif 000034
【図７ａ】
2019531906.tif 000035
【図７ｂ】
2019531906.tif 000036
【図７ｃ】
2019531906.tif 000037
【図７ｄ】
2019531906.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月13日(2019.9.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショットピーニングを制御するための方法であって、
第１ショットピーニングユニットを用いて粒子ジェットを提供することと、
第１ショットピーニングユニットが第１セットの動作パラメータに従って粒子ジェットを提供するように、１以上のテストストリップを粒子ジェットに暴露することと、
１以上のテストストリップの１以上の第１変形値を測定することと、
粒子ジェットの少なくとも測定部分を照射光で照射することと、
測定期間の間に前記部分の画像を取り込み、第１ショットピーニングユニットが前記測定期間の間に前記第１セットの動作パラメータに従って粒子ジェットを提供することと、
取り込まれた画像を解析することによって、粒子ジェットの粒子の少なくとも１つの速度値を決定することと、
１以上の第１変形値に基づいて、および少なくとも１つの速度値に基づいて、モデルを決定することとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
粒子ジェットの測定部分を照射光パルスで照射し、粒子から反射および／または散乱された光をイメージセンサに集束させることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
取り込まれた画像が同一の粒子の２つ以上の隣接するサブ画像を含むように、粒子ジェットを照射光パルスのシーケンスで照射することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
取り込まれた画像が同一粒子の３つ以上の隣接するサブ画像を含むように、粒子ジェットを照射光パルスのシーケンスで照射することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記測定部分の厚さが粒子ジェットの直径よりも小さくなるように、粒子ジェットを照射光で照射することを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
ショットピーニングを制御するための方法であって、
粒子ジェットの速度値とテストストリップの変形値との間の関係を確立するモデルを提供することと、
粒子ジェットを提供するためにショットピーニングユニットを使用することと、
粒子ジェットの少なくとも測定部分を照射光で照射することと、
前記測定部分の画像を取り込むことと、
取り込まれた画像を解析することによって、粒子ジェットの粒子の１以上の速度値を決定することと、
モデルを用いることによって、１以上の速度値からアークハイト値の推定値を決定することと、
アークハイト値の推定値が所定の範囲内にあるか否かを確認することによって、ショットピーニング動作を有効または無効として分類することとを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
ショットピーニングを制御するための方法であって、
粒子ジェットの速度値とテストストリップの変形値との間の関係を確立するモデルを提供することと、
粒子ジェットを提供するために第１ショットピーニングユニットを使用することと、
粒子ジェットの少なくとも測定部分を照射光で照射することと、
前記測定部分の画像を取り込むことと、
前記取り込まれた画像を解析することによって、粒子ジェットの粒子の少なくとも１つの速度値を決定することと、
速度値に基づいてショットピーニングユニットの１以上の動作パラメータを調整することとを含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
第１ショットピーニングユニットを用いることによって、物体の表面を処理することを含むことを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
ショットピーニングを制御するための装置であって、
照射光ビームを提供する照射ユニットと、
照射光ビームによって照射された粒子ジェットの画像を取り込むイメージセンサと、
１以上のテストストリップの１以上の第１変形値を受信するインタフェースとを備え、
取り込まれた画像を解析することによって、粒子ジェットの粒子の１以上の速度値を決定し、１以上の第１変形値に基づいて、および１以上の速度値に基づいて、モデルを決定するように構成されたことを特徴とする装置。
【請求項１０】
照射ユニットは、２つ以上の照射光パルスを含むパルスシーケンスを提供するように構成されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【国際調査報告】
2019531906.tif 000039
2019531906.tif 000040
2019531906.tif 000041